La Universidad de Chile ha anunciado que el telescopio submilimétrico Fyst, ha iniciado su montaje en el cerro Chanjnantor a 5600m de altitud, luego de seis semanas de navegación y procesos logísticos entre el puerto y las montañas en el norte del país.
Con este proyecto, Chile se posiciona con el 40% de la capacidad de observación espacial a nivel global. Además, este nuevo observatorio apunta a convertirse en uno de los más avanzados a nivel mundial, gracias a su sensibilidad y velocidad de mapeo en las longitudes de onda submilimétricas.
Este anuncio se suman al radiotelescopio en la Antártida, el ELT, etc.
¿Qué es un telescopio submilimétrico?
Los telescopios submilimétricos están pensados para capturar la radiación electromagnética ubicada entre el infrarrojo lejano y las ondas de microondas, es decir, con una longitud de onda entre 0.2 a 1.5mm.
Chajnantor es un lugar ideal para la instalación de este tipo de telescopio, ya que necesita ubicarse en zonas extremadamente áridas, como el desierto de Atacama. Junto con los 5600m de altura, ofrece las condiciones de ideales para la observación.
Con estos dispositivos se pueden estudiar fenómenos espaciales que son invisibles en luz óptica, en lo referente a por ejemplo:
- La formación de estrellas y galaxias envueltas en polvo.
- Los flujos de gas interestelar
- Las estructuras moleculares del universo temprano.
¿Por qué observar hacia el infrarrojo?
Se debe observar hacia el infrarrojo en el sector submilimétrico, ya que en esta longitud de onda, se pueden detectar objetos extremadamente fríos que no emiten luz visible, como:
- Polvo interestelar
- Nubes moleculares
- Discos protoplanetarios
- Galaxias en formación
Las radiaciones que medirá Fyst, vienen desde zonas que están ocultas por nube de polvo cósmico, que bloquean la luz visible, pero no así la radiación submilimétrica.
Además, todos estos objetivos estelares, como galaxias del universo temprano, tienen su luz desplazada al rojo (efecto redshift), lo que genera que las radiaciones que ellas emiten solo sean observables entre 0.2 a 1.5mm.
Según Herschel Space Observatory, el espectro cubierto por la misión y por la astronomía submilimétrica en general se divide en tres zonas clave:
Microondas (Radio/Long Millimeter): Más allá de 1 mm. Aunque no es foco directo del sitio, marca el límite del submilimétrico y conecta con estudios de fondo cósmico de microondas (CMB).
Infrarrojo lejano (Far Infrared): Rango de ~30 a 200 micrones. Detecta emisiones térmicas de polvo cálido, discos de formación planetaria y regiones de formación estelar.
Submilimétrico: Rango de ~200 micrones a 1 mm. Permite estudiar polvo más frío y gas molecular en las nubes interestelares. Clave para detectar líneas espectrales como CO o C+ ([CII]). Aquí es donde observará Fyst.
Fyst: Un esfuerzo colaborativo y una meta científica ambiciosa
Fred Young Submillimeter Telescope (Fyst) fue diseñado en Alemania por CPI Vertex Antennentechnik, y fue ensamblado por primera vez en Xanten para validarlo técnicamente.
Luego de dos años de pruebas exitosas, el dispositivo fue desarmado para ser trasladado a Chile vía marítima, donde sería montado nuevamente en 9 meses, estimando que para abril del próximo año, se estén realizando las primeras observaciones con Fyst.
“El FYST fue diseñado para realizar observaciones clave en astronomía submilimétrica. […] Será un observatorio de última generación para el estudio de la radiación del material que se interpone entre nosotros y el fondo cósmico de microondas (CMB), con la capacidad de mapear el cielo diez veces más rápido que máquinas de generaciones previas”.
Pedro Correa Krumenacker, gerente de Construcción, FYST
El ejecutivo también explicó que los objetivos científicos del FYST van más allá de su diseño estructural. En su declaración, detalló los principales fenómenos astrofísicos que el telescopio permitirá abordar.
“Dentro de sus objetivos está medir el efecto cinemático Sunyaev-Zel’dovich en cúmulos de galaxias, mapear la emisión [CII] de galaxias en la época de reionización y estudiar el medio interestelar en la Vía Láctea y otras galaxias cercanas.[…] También permitirá el estudio de fenómenos variables en el submilimétrico, contribuyendo y complementando otros proyectos de astronomía de dominio temporal.”
Pedro Correa Krumenacker, gerente de Construcción, FYST
El telescopio cuenta con una apertura de 6 metros y estará equipado con dos instrumentos de última generación: CHAI y PrimeCam.
Ambos permitirán estudiar el universo temprano hasta el mediodía cósmico, y con su data analizar fenómenos como:
- La inflación cósmica
- Las ondas gravitacionales generadas poco después del Big Bang.
“Los espejos y las estructuras de fibra de carbono que los soportan, junto con los instrumentos del telescopio (CHAI y PrimeCam), son de vanguardia. […] Son el ingrediente secreto que convierte al FYST en un observatorio tan vanguardista”.
Jim Blair, director del proyecto, FYST
Resumen de especificaciones del telescopio Fyst
Según se destalla en el sitio Airborne estas serían las especificaciones principales:
Prime-Cam: instrumento clave para estudiar el universo temprano
Prime-Cam es uno de los dos instrumentos principales del telescopio FYST y está diseñado para realizar observaciones de alta precisión en el rango submilimétrico y milimétrico.
Con este sensor se podrán analizar temas científicos centrales como la caracterización:
- El fondo cósmico de microondas,
- El efecto Sunyaev-Zel’dovich en cúmulos de galaxias,
- La emisión [CII] de galaxias durante la época de reionización
- La historia de formación estelar en el universo primitivo.
Cuneta con módulos con rango de frecuencia que abarca desde los 220 a los 850GHz, con una capacidad de mapeo 10 veces más veloz que los instrumentos existentes.
Cada módulo de Prime-Cam se instalará en un criostato de 1,8 metros de diámetro con refrigeración criogénica, que permite operar detectores a temperaturas tan bajas como 100 milikelvin.
De acuerdo con el esquema, Prime Cam está ideado para incorporar 7 módulos, cada uno con un rango específico de frecuencia, según los objetivos científicos, lo que posiciona a Prime-Cam como un instrumento versátil y esencial en la próxima generación de astronomía submilimétrica.
CHAI: espectroscopía de alta resolución para el FYST
CHAI (Heterodyne Array Instrument) es un sensor fabricado por la Universität zu Köln, que tiene la capacidad de ser un receptor espectroscópico de alta resolución.
Fue concebido para ser un sistema heterodino (a técnica de procesamiento de señales que permite cambiar la frecuencia de una señal para facilitar su detección y análisis), de doble frecuencia que permitirá observar simultáneamente en dos bandas con una resolución espectral superior a un millón (>10⁶).
Al igual que Prime-Cam fue pensado para tener un diseño modular, en el que se pueden intercambiar los receptores que cubren las ventas atmosféricas de 200, 350 y 600 micrones.
En detalle, CHAI cuenta con:
- Matriz heterodina de doble frecuencia
- 64 píxeles por banda (con una meta de 128)
- Ventanas de 500 GHz (600 μm) y 850 GHz (350 μm):
- CO(4-3), CO(6-5), ¹³CO(8-7), [CI] 1-0 y 2-1
- Posibilidad de acceder a las frecuencias más altas de las ventanas de 1,5 THz (200 μm) y 1,3 THz (240 μm) bajo condiciones atmosféricas óptimas:
- CO de alto número cuántico J y [NII]
Fyst es una infraestructura que desafía los límites geográficos
La logística de traslado y de operación de Fyst en el Cerro Chajnantor, en el Parque Astronómico de Atacama, es necesaria porque allí se encuentran las condiciones climáticas ideales por la sequedad atmosférica.
No obstante, también significa que los científicos, ingenieros y técnicos, deben someterse a estrictas exigencias de seguridad: solo pueden operar por un máximo de 12 a 13 días consecutivos, alternando días con menor altitud, hasta aprobar un examen médico que les permita trabar en condiciones hipobáricas.
Estas condiciones no han sido una piedra de tope para la comunidad científica, sobre todo para la Cornell University, que lleva tres décadas detrás del desarrollo de este proyecto.
“En Cornell llevamos casi 30 años soñando con construir un telescopio en Cerro Chajnantor.
Martha Haynes, presidenta del directorio de CCAT y académica emérita, Cornell
Este es un momento emocionante para nosotros y para los numerosos científicos que ansían usar el FYST”.
Además de Cornell, el consorcio CCAT Observatory incluye a la Universidad de Colonia, la Universidad de Bonn, el Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania y una agrupación canadiense liderada por la Universidad de Waterloo. En Chile, la comunidad científica local ha mostrado un respaldo decidido a esta iniciativa.
“La comunidad astronómica nacional se verá beneficiada por la llegada e instalación de este fantástico instrumento.”
Leonardo Bronfman, astrónomo, Universidad de Chile
El FYST está diseñado para apoyar estudios de astronomía de dominio temporal, como la observación de fenómenos submilimétricos variables, complemento para los radiotelescopios de ALMA y en el futuro apoyar al telescopio Vera Rubin.
¿Cómo cambiará la forma en que entendemos el universo gracias al FYST?
Fuente: Universidad de Chile / ALMA / Cornell University / Ccat observatory
